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第一部 分基础知识 2

第1章 引言 2

1.1 微系统和MEMS 2

1.2 微系统 MEMS的市场前景 4

1.3 实例研究 4

1.4 后续内容 8

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习题 9

第2章 MEMS设计方法 10

2.1 引言 10

2.2 建模层级 12

2.3 实例：一个定位控制系统 15

2.4 后续内容 17

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习题 18

第3章 微制造技术 19

3.1 引言 19

3.2 圆片级工艺 19

3.3 图形转移 33

3.4 小结 51

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习题 52

第4章 工艺集成 53

4.1 开发一项工艺 53

4.2 工艺设计的基本原则 56

4.3 工艺流程举例 60

4.4 后续内容 64

习题 65

第二部分 建模策略 68

第5章 集总参数建模 68

5.1 引言 68

5.2 共轭功率变量 68

5.3 单端口元件 69

5.4 e→V约定中的电路连接 74

5.5 动态方程的公式表达 76

5.6 变压器和回相器 77

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习题 81

6.2 平行板电容 83

6.1 引言 83

第6章 能量守恒换能器 83

6.3 双端口电容 86

6.4 静电执行器 87

6.5 磁执行器 94

6.6 线性换能器等效电路 96

6.7 定位控制系统回顾 98

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习题 99

第7章 动力学 100

7.1 引言 100

7.2 线性系统动力学 101

7.3 非线性系统动力学 110

习题 121

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8.1 引言 124

8.2 线性弹性系统的本构方程 124

第8章 弹性力学 124

8.3 热膨胀和薄膜应力 131

8.4 部分材料的机械特性数据 133

8.5 大应变下的材料特性 133

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习题 135

第9章 结构 136

9.1 引言 136

9.2 轴向负载梁 136

9.3 梁的弯曲 140

9.5 平板的弯曲 148

9.4 抗弹性扭曲 148

9.6 残余应力和应力梯度 150

9.7 带有平面应力的平板 160

9.8 大变形的情况 161

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习题 162

第10章 能量法 163

10.1 弹性能 164

10.2 虚功原理 165

10.3 变分法 166

10.4 弹性结构的大形变 170

10.5 瑞利－里兹方法 177

相关阅读材料 179

习题 180

第11章 耗散系统和热能域 181

11.1 耗散的普遍性 181

11.2 电阻 181

11.3 电容的充电 182

11.4 耗散过程 183

11.5 热能域 184

11.6 电阻的自加热 188

11.7 其他耗散机理 193

11.8 不可逆热动力学：耦合流动 196

11.9 时变耗散系统的建模 199

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习题 200

第12章 集总建模和耗散过程 201

12.1 引言 201

12.2 热传导方程的推广 201

12.3 直流稳态：泊松方程 202

12.4 泊松方程的有限差分解 202

12.5 泊松方程的本征解 205

12.6 瞬态响应：有限差分法 206

12.7 瞬态响应：本征函数法 206

12.8 一维应用举例 207

12.9 单模等效电路 208

12.10 多模等效电路 209

习题 211

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第13章 流体 213

13.1 引言 213

13.2 流体的基本概念 213

13.3 不可压缩层流 219

13.4 挤压膜的阻尼 223

13.5 电解质与电动势效应 227

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习题 233

第四部分 电路与系统问题 236

第14章 电子学 236

14.1 引言 236

14.2 半导体物理基础 236

14.3 半导体二极管 239

14.4 扩散电阻 243

14.5 光电二极管 243

14.6 双极结型晶体管 244

14.7 金属氧化物半导体场效应晶体管 244

14.8 MOSFET放大器 249

14.9 运算放大器 255

14.10 动态效应 256

14.11 运算放大器基本电路 257

14.12 电荷测量电路 262

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习题 264

15.2 反馈基本概念 265

15.1 引言 265

第15章 反馈系统 265

15.3 线性系统中的反馈 266

15.4 非线性系统中的反馈 275

15.5 谐振器和振荡器 276

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习题 282

第16章 噪声 283

16.1 引言 283

16.2 干扰问题 283

16.3 信号特性 286

16.4 随机噪声的特性 288

16.5 噪声源 290

16.6 示例：电阻温度计 294

16.7 漂移 297

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习题 298

第五部分 实例研究 302

第17章 封装 302

17.1 引言 302

17.2 封装、测试和校准 302

17.3 封装方法 303

17.4 一个商业化压力传感器实例 306

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习题 311

18.2 压阻 312

18.1 感测压力 312

第18章 压阻式压力传感器 312

18.3 摩托罗拉多MAP压力传感器 320

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习题 329

第19章 电容式加速度计 330

19.1 引言 330

19.2 准静态加速度计基础 330

19.3 利用电容的位置测量 332

19.4 电容式加速度计实例研究 339

19.5 利用针尖隧道电流的位置测量 348

相关阅读材料 351

习题 351

20.1 引言 352

第20章 静电投影显示器 352

20.2 DMD器件的电机械学 355

20.3 静电驱动梁的机电性 359

20.4 光栅光阈显示 361

20.5 一个对比 371

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习题 371

第21章 压电速率陀螺仪 373

21.1 引言 373

21.2 转动运动力学 373

21.3 柯里奥利速率陀螺 374

21.4 压电性 379

21.5 石英速率陀螺实例 384

相关阅读材料 401

习题 402

第22章 用于DNA扩增的微系统 403

22.1 引言 403

22.2 聚合酶链式反应 403

22.3 PCR的微系统实现方法 407

22.4 批量反应器的热学模型 411

22.5 连续流体反应器的热学模型 414

22.6 一个对比 416

相关阅读材料 417

习题 417

23.2 系统级设计问题 419

23.1 引言 419

第23章 微桥气体传感器 419

23.3 一级近似器件和系统模型 421

23.4 实际器件及其制作工艺 425

23.5 传感器性能 428

23.6 高级模型 430

23.7 结束语 431

相关阅读材料 432

习题 432

附录A 参数符号表 433

附录B 电磁场 440

附录C 立方材料的弹性常数 443

参考文献 444